نقش مولیبدن در ورق استیل

 

 

مولیبدن موجب افزایش مقاومت خوردگی و استحکام در دمای زیاد می‌شود. مولیبدن در درجه اول مقاومت خوردگی ورق استیل را بالا می‌برد. به طور کلی ورق استیل های مولیبدن دار نسبت به گریدهای بدون مولیبدن در خصوص خوردگی مقاوم ترند. این نوع آلیاژها در محیط های خورنده تر به کار می‌روند، نظیر کارخانه‌های فرآوری شیمیایی یا در زمینه امور دریایی. گرید‌های بسیاری از ورق استیل وجود دارند که محتوای مولیبدن و همچنین کروم، نیکل، نیتروژن و غیره در آنها متفاوت است. انتخاب بهترین گزینه جهت کاربردی خاص و مورد نظر، بر اساس میزان و شدت خورندگی محیط کاری آن گرید، انجام می پذیرد.

مولیبدن به عنوان یک عنصر، سبب افزایش استحکام ورق استیل در دماهای بالا از طریق سخت کردن محلول جامد می‌شود. از این اثر در مبدل های حرارتی و تجهیزات دیگرِ مختص دماهای بالا، نظیر سیستم های اگزوز خودروها استفاده می شود.

مولیبدن عنصری فریت ساز است

جهت بحث و بررسی تاثیر متالورژیکی مولیبدن بر روی ورق استیل خوب است نگاهی کلی داشته باشیم بر متالورژی ورق استیل. انواع ورق استیل به لحاظ ریزساختارشان به خانواده هایی به شرح ذیل تقسیم می شوند:

• آستنیتی
• فریتی
• مارتنزیتی
• دوپلکس
• رسوب سختی

تقسیم بندی بر اساس ریز ساختار امر سودمندی است، زیرا اعضای یک خانواده از نظر خواص و ویژگی های مکانیکی و فیزیکی میل دارند یکسان باشند، اگرچه خواص اعضای یک خانواده می‌تواند با خواص اعضای خانواده دیگر خیلی متفاوت باشد. مثلاً ورق استیل آستنیتی غیرمغناطیسی می باشد، حال آنکه ورق استیل فریتی و دوپلکس، مغناطیسی یا اصطلاحاً بگیر هستند.

تفاوت میان خانواده‌ها اساساً ناشی و مرتبط با سطح اتمی آنها است. چیدمان و آرایش اتمی کریستال فریت با آرایش اتمی کریستال آستنیت به کلی فرق دارد. در استیل فریتی اتم های آهن و کروم در گوشه‌ها و در مرکز یک مکعب در کریستال مربوطه قرار دارند. اتم ها در ورق استیل آستنیتی، آهن، کروم و نیکل در گوشه های مکعب و در مرکز هر یک از وجوه همان مکعب قرار گرفته اند.

این اختلاف به ظاهر جزئی و کوچک تاثیرات عمیقی بر خواص ورق استیل می‌گذارند.

 

شکل 1- استیل فریتی سمت چپ یک ساختار کریستالی مرکز مکعب پر یابی c دارد با افزودن نیکل به این استیل ساختار کریستالی آن از بی سی به اف سی سی یعنی مرکز وجود پر تغییر می‌یابد که گرید جدید را آستنیتی می نامند

 

جدول- خواص ورق استیل آستنیتی و فریتی به تفکیک

خواص و ویژگی ها	ورق استیل آستنیتی	ورق استیل فریتی
چقرمگی	خیلی بالا	متوسط
شکل پذیری	خیلی بالا	متوسط
جوش پذیری	خوب	محدود
انبساط حرارتی	بالا	متوسط
مقاومت در برابر ترک تنشی	پایین	خیلی بالا
خواص مغناطیسی	غیرمغناطیسی (نگیر)	مغناطیسی (بگیر)

 

 

ورق استیل استنیتی به خاطر ویژگی های مکانیکی خوب و سهولت در ساخت شان (قطعات مختلف از آنها) نسبت به ورق استیل های فریتی خیلی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. حدود ۷۵ درصد همه انواع ورق استیل در سراسر جهان آستنیتی و حدود ۲۵ درصد آنها فریتی اند. خانواده‌های دیگر ورق استیل یعنی مارتنزیتی، دوبلکس و رسوب سختی هر یک سهمشان از کل بازار دنیا کمتر از یک درصد است.

به غیر از نیکل عناصر دیگری نیز هستند که به سمت تشکیل ساختار آستنیتی گرایش دارند. این عناصر به نام عناصر آستنیت ساز موسوم اند. عناصر آلیاژی که در ساخت و تشکیل ساختار فریتی دخیل اند عناصر فرید ساز نامیده می شوند.

جدول- عناصر فریت ساز و آستنیت ساز

فریت زا	آستنیت زا
آهن	نیکل
کروم	نیتروژن
مولیبدن	کربن
سیلیسیوم	منگنز
	مس

 

مولیبدن یک فریت ساز است. بدین معنا که وقتی مولیبدن جهت ارتقاء مقاومت خوردگی یک ورق استیل آستنیتی به آن افزوده می شود، می بایست یک آستنیت ساز همچون نیکل یا نیتروژن با هدف حفظ ساختار آستنیتی هم افزوده گردد.

استیل دوبلکس ترکیبی است از دانه های فریتی و آستنیتی در ریزساختارشان. از این رو ساختار دوپلکس یا دوتایی دارند. این پدیده با افزودن مقدار نیکل کمتر از حد لزوم برای تولید یک ورق استیل کاملا آستنیتی حاصل می‌شود.

مولیبدن اساساً جهت افزایش مقاومت خوردگی در ورق استیل های آستنیتی و دوپلکس مورد استفاده قرار می گیرد. در ورق استیل آستنیتی بین ۲ تا ۷ درصد افزوده می‌شود و در ورق استیل دوپلکس بین ۳ تا ۵ درصد به آلیاژهای مربوطه اضافه می گردد. افزودن یک تا 2 درصد مولیبدن به ورق استیل فریتی نیز به طور قابل ملاحظه‌ای مقاومت خوردگی و استحکام در دماهای بالا را در این نوع ورق استیل ها افزایش می دهد.

ورق استیل در ساخت تجهیزات پزشکی

 

 

همه ما به پزشک یا دندان پزشک مراجعه­ کرده­ایم و تجهیزات پزشکی آن­ها را دیده­ایم. اما آیا می­دانید چرا وسایلی که روی مریض ها استفاده می کنند از جنس ورق استیل (ورق استنلس استیل) هستند؟

مزایای بکارگیری ورق استیل در صنایع پزشکی

در ساخت تجهیزات و دستگاه های پزشکی به دلایل بیشماری از استنلس استیل (فولاد زنگ نزن) استفاده می شود. این فولادها به علت مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر آتش و نگهداری آسان ماده بسیار بادوامی است. سهولت در تمیزی و بهداشتی کردن وسایل ورق استیل در صنعت پزشکی اهمیت بسیار بالایی دارد. و در نتیجه به هیچ وجه احتمال پخش عفونت ها و باکتری ها وجود ندارد. احتمال بروز این مشکلات در وسایلی که از مواد با مقاومت کمتر ساخته شده اند وجود دارد.

در تجهیزات پزشکی ساخته شده از جنس ورق استیل هیچ نگرانی درباره خوردگی وجود ندارد

 

 

ورق استیل با فولاد گالوانیزه فرق دارد و بسیاری از مردم بدون آن که تفاوت های ذاتی این دو نوع فولاد را بدانند، از این اسامی به جای یکدیگر استفاده می کنند. مقاومت فولاد گالوانیزه در برابر خوردگی به علت هات دیپ و پوشاندن آن با زینک (روی) است. این ویژگی می تواند برای مدت محدودی خواص فوق العاده ای را ارائه دهد. اما به تدریج این پوشش خراشیده یا فرسوده شده و فولاد زیر آن کاملا آسیب­پذیر می شود. در بیمارستان ها و سایر محیط های عفونی و خورنده این مشکل به سادگی ایجاد می شود. اما در ورق استیل این مقاومت به علت اثر رویینگی ایجاد می شود. این اثر به فولاد این قابلیت را می­دهد هنگام آسیب­دیدگی بتواند خودش را ترمیم کند.

مقاومت در برابر آتش و حرارت

ورق استیل در برابر تاثیرات خطرناک شعله و آتش تقریبا مصون است. این ویژگی اهمیت بسیار بالایی دارد زیرا باید مطمئن شد که احتمال خرابی ابزار و تجهیزات وجود ندارد. خرابی تجهیزات می تواند برای بیماران و کادر پزشکی خطرناک باشد. برای جلوگیری از این مسئله، آزمایشات آتش در شرایط مشخصی انجام می شوند. پس از انجام آزمایشات به فولاد امتیازی داده می شود که میزان مقاومت آن را مشخص می کند. ورق استیل به طور ذاتی در برابر اکسیداسیون مقاوم است و استحکام دمایی بالایی دارد و این ویژگی ها به مقاومت آن در برابر آتش کمک می کند.

نیازی به نگهداری ندارد و تمیز کردن آن راحت است

ورق استیل بر خلاف برخی فلزات (مس) به طور ذاتی خاصیت ضدمیکروبی ندارد. اما می­توان آن را به سادگی با محلول­ های بهداشتی تمیز کرد. و در نتیجه کارکنان بیمارستان می­توانند آلودگی­های رو سطوح و ابزار را به راحتی از بین ببرند. امروزه، تولیدکنندگان تجهیزات پزشکی از یک پوشش مدرن میسل (micelle) بر روی ورق استیل استفاده می کنند. این فرآیند به ورق استیل قابلیت مقاومت عالی در برابر باکتری ها را می دهد و به کمک آن فولاد می تواند خودش را تمیز کند. در آینده ای نزدیک شاهد استفاده از این نوآوری در طیف وسیعی از ابزارها و دستگاه های پزشکی خواهیم بود.

نتیجه ­گیری

 

 

گزینه ­های بسیاری برای ساخت ابزار و تجهیزات پزشکی وجود دارد. اما در اکثر زمینه­ ها ورق استیل به خاطر ویژگی­هایی که در بالا بیان شد، رایج­ترین گزینه محسوب می شود. ورق استیل 316 ، 304 و برخی از فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی نمونه ای از استنلس استیل های مورد استفاده در صنعت ساخت تجهیزات پزشکی هستند.

 

آیا ورق استیل ۳۱۶ نسبت به ۳۰۴ ارزنده تر است؟

برای یک فرد عادی تفاوت های میان یک گرید استنلس استیل با گریدی دیگر، اهمیتی ندارد. اما در نظر یک سازنده یا فرد تولید کننده، تفاوت میان آلیاژ هایی مثل ورق استیل گرید ۳۰۴ و گرید ۳۱۶ بسیار بزرگ و حائز اهمیت است.
یکی از سوال هایی که معمولاً با آن روبرو هستیم این است که آیا استنلس استیل ۳۱۶ بیشتر از استنلس استیل ۳۰۴ می ارزد؟ پاسخ به این سوال به کاربرد و نوع استفاده و نیاز های شما بستگی دارد.

 

 

 

ورق استیل ۳۱۶ چیست؟

ورق استیل ۳۱۶ باداشتن محدوده ذوب ۱۳۷۱ تا ۱۳۹۹ درجه سانتیگراد آلیاژ استنلس استیل محبوب و رایجی است. به عنوان یک آلیاژ استنلس استیل آستنیتی، دارای کیفیت و خصوصیاتی است مانند استحکام زیاد، مقاومت نسبت به خوردگی و تجمع و تمرکز زیاد کروم و نیکل. این آلیاژ حداکثر دمای کاربردی اش حدود ۸۰۰ درجه سانتیگراد و استحکام کششی آن برابر است با ۵۷۹ مگاپاسکال.
علاوه بر این، گرید ۳۱۶ در فرمولاسیون خود مولیبدن هم دارد (به جز نیکل و کروم). که همین امر سبب می شود مقاومت آلیاژ در برابر اسیدها، قلیاها و خوردگی های حفره ای کلریدی ارتقا یابد.

کاربردها و خواص استنلس استیل ۳۱۶

از منظر اشتراک و عمومیت، گرید فولاد 316 درست در رتبه بعد از ۳۰۴ می باشد. با وجود خواص فیزیکی و مکانیکی مشابه با گرید ۳۰۴ تقریباً غیر ممکن است که با چشم غیرمسلح تفاوت میان این دو گرید را بیان کنیم. اولین متمایز کننده، در ترکیب مواد گرید ۳۱۶ هست به طوری که:
•    ۱۶ درصد کروم
•    ۱۰ درصد نیکل
•    2 درصد مولیبدن
برخورداری از محتوای نیکل افزوده و مولیبدن، استنلس استیل گرید ۳۱۶ را قدری گرانتر از گرید ۳۰۴ در هر اونس این ماده می سازد. اما چیزی که استیل 316 را برتر می سازد، مقاومت خوردگی بالای آن است، به خصوص در برابر کلریدها و محلولهای کلردار. این امر استنلس گرید ۳۱۶ را در مواردی کاربردی که در آن وجود و حضور نمک یا خورنده های قوی دیگر یک معضل می‌باشد، به طور ویژه محبوب و مطلوب می سازد.
برخی کاربردهای عمومی و متداول تر استنلس استیل ۳۱۶ عبارتند از:
•    سبدهای استنلس استیل
•    قطعات دریایی
•    محفظه های الکتریکی بیرون از ساختمان
•    لوازم و ابزارآلات پزشکی-جراحی
•    تجهیزات داروسازی
•    تجهیزات شیمیایی

 

 

 

ورق استیل ۳۰۴ چیست؟

از نظر استحکام کششی، طول عمر و دوام، مقاومت خوردگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون، ورق استیل ۳۰۴ آلیاژ محبوب دیگری است با عملکرد و طول عمر زیاد. نقطه ذوب استنلس استیل ۳۰۴ در محدوده ۱۳۹۹ تا ۱۴۵۴ درجه سانتیگراد قرار دارد. با این توصیف، ورق استیل گرید ۳۰۴ هر چه به نقطه ذوب خود نزدیک‌تر شود، استحکام کششی بیشتری از دست می‌دهد (از استحکام آن کاسته می‌شود) استیل ۳۰۴ به لحاظ استحکام کششی بالاتر آن -که تقریباً ۶۲۱ مگاپاسکال می‌باشد- آلیاژی استثنایی و خاص است. بیشینه دمای عملیاتی و کاربرد این آلیاژ حدود ۸۷۰ درجه سانتیگراد می باشد.

کاربردها و خواص ورق استیل ۳۰۴

یکی از متداول‌ترین گریدهای استنلس استیل مورد استفاده به لحاظ در سال بالای کروم آن، از مقاومت خوردگی عالی برخوردار است. آرایش شیمیایی این گرید عبارت است از: ۱۸ درصد کروم و 8 درصد نیکل
مقادیر جزئی کربن و منگنز نیز در ترکیب آن وجود دارد. عناصر یاد شده، آلیاژ ۳۰۴ را در برابر اکسیداسیون مقاوم و پاکسازی و ضدعفونی آن را آسان می سازند. برخی موارد استفاده متداولترین گرید عبارتند از:
•    قالب های خودرو و تزئینات آن
•    روکش یا پوشش چرخ
•    مخازن انبارش
•    محفظه‌های برق
•    تجهیزات و وسایل آشپزخانه ها
یکی از ضعف‌های استنلس استیل ۳۰۴، استعداد به خوردگی حفره ای موضعی است، البته در معرض محلولهای کلریدی قوی یا در محیط های شور و نمکی. کلریدها حتی به مقدار بسیار ناچیز ۲۵ ppm می‌توانند باعث شروع خوردگی حفره ای شوند.

تفاوت میان دو گرید استنلس استیل ۳۰۴ و ۳۱۶ چیست؟

اساسی‌ترین فرق میان دو گرید ۳۰۴ و ۳۱۶ این است که گرید ۳۱۶ میل به داشتن نیکل بیشتر و کمی مولیبدن در ترکیب خود دارد. خواص مکانیکی عمومی این دو فلز اغلب قابل قیاس هستند. استیل ۳۱۶ با برخورداری از محتوای نیکل افزوده و بیشتر و همچنین مولیدن، مقاومت شیمیایی بهتر و بیشتری نسبت به گرید ۳۰۴ دارد. قدرت مقاومت این آلیاژ در برابر اسیدها و کلرید ها، از جمله نمک، آن را برای استفاده در امور دریایی و همچنین در خطوط تولید و فرآوری مواد شیمیایی ایده آل می سازد.
اگرچه افزودن نیکل و مولیبدن باعث می گردد آلیاژ ۳۱۶، گریدی گران‌تر از استنلس استیل گرید ۳۰۴ در در هر اونس از این ماده شود. مضافاً اینکه نقطه ذوب استنلس استیل گرید ۳۰۴ کمی بیشتر از نقطه ذوب گرید ۳۱۶ است. محدوده دمای ذوب گرید ۳۱۶ عبارت است از ۱۳۷۱ تا ۱۳۹۹ درجه سانتیگراد را که تقریباً ۵۰ تا ۱۰۰ درجه فارنهایت کمتر از نقطه ذوب استنلس استیل گرید ۳۰۴ می باشد.
اگرچه آلیاژ استیل ۳۰۴ نقطه ذوب بالا تر است، اما گرید ۳۱۶ نسبت به استنلس استیل گرید ۳۰۴ مقاومت بهتری در برابر کلریدهایی چون نمک و مواد شیمیایی دارد. تفوق استنلس استیل گرید ۳۰۴ زمانی آشکار می شود که در محیط هایی چون محلول های کلردار یا در معرض نمک قرار گیرند.

3 امتیاز استفاده از استنلس استیل ۳۱۶

1-ویژگی ها و خواص مقاومت در برابر خوردگی

استنلس استیل گرید ۳۱۶ به علت افزودن مولیبدن به آن نسبت به آلیاژهای مشابه نظیر ورق استیل ۳۰۴ در برابر خوردگی مقاوم تر است. این امر باعث می‌شود خوردگی حفره ای نیز در محیط های شیمیایی کاهش یابد و بتوان این گرید را در محیط‌های اسیدی قوی و سوزاننده بکار برد، که در غیر اینصورت، فلز به شدت خورده خواهد شد. به عنوان مثال، استنلس استیل گرید ۳۱۶ در محیط های خورنده و محلول های تند و سوزاننده نظیر بخار چربی زداها یا بسیاری فرآیندها و عملیات دیگر جهت پاکسازی قطعات، می‌تواند پایدار و مقاوم بماند.
این خصوصیات همچنین سبب می گردد این آلیاژ برای کاربردها و مصرف خطوط داروسازی و پزشکی ایده‌آل گردد. از آنجا که عملیات استریل نمودن تجهیزات در صنایع مذکور مرکب است از بکار بردن ضدعفونی کننده های قوی و یا درجه حرارت زیاد، به منظور پیشگیری از آلودگی، بنابراین یک آلیاژ مقاوم مثل گرید ۳۱۶ ایده‌آل است.

 

 

 

2-کاربردهای دریایی

آب دریا و نمک هوا به طور خاص به فلزات آسیب وارد می کنند. علاوه بر شرایط خشن و ناهنجار دریا و کاربردهای دریایی، کلریدهایی همچون نمک، حتی سخت ترین و محکم ترین فلزات را می توانند بخورند. نمک حتی برای لایه اکسیدی محافظ ورق استیل ۳۰۴ هم خطر ساز است که نتیجه اش زنگ زدگی می باشد. جهت امور دریایی یا عملیاتی که با کلریدها سر و کار دارند، استیل ۳۱۶ مطلوب و ایده‌آل است.
گرید ۳۱۶ مشخصات مقاومت بهتری در برابر نمک و خوردگی حفره ای ناشی از کلرید دارد. خوردگی حفره ای زمانی حادث می‌شود که آلیاژهایی نظیر ورق استیل ۳۰۴ در معرض آب دریا و نسیم های غنی از نمک  در دریا، قرار گیرند. استفاده از فلزات مقاوم به کلریدها مثل ورق استیل ۳۱۶ جهت مصارف و امور دریایی و کشتی‌ها یا هرچیزی که با کلرید سر و کار دارد، امری لازم و اساسی است.

3-پایداری و دوام زیاد

ورق استیل ۳۱۶ هم سفت و سخت است هم تطبیق پذیر و اصطلاح همه کاره، که برای ساخت سبدهای سیمی مرسوم جهت سال ها استفاده ایده آل می باشد. این گرید استیل می‌تواند برای ساخت سبدهای بادوامی به کار رود که برای تحمل ضربات شدید حتی به طور مکرر طراحی شده اند. به عنوان مثال برخی سبد های سفارشی طراحی شده اند از جنس استنلس استیل گرید ۳۱۶ جهت عملیات پاکسازی قطعات سقف و قطعات ساچمه زنی.

آیا به هزینه اضافی اش می ارزد؟

اگر مورد کاربرد شما دارای خورنده های بسیار قوی است یا حاوی کلریدها می باشد، آنگاه پرداختن پول اضافی برای ورق استیل ۳۱۶ قطعاً ارزش دارد. استیل ۳۱۶ در چنین موارد کاربردی، چندین برابر استنلس استیل گرید ۳۰۴ دوام داشته و پایدار خواهد ماند که این یعنی سال های بسیار زیادی عمر مفید.
مع ذالک، برای کاربردهایی که از اسیدهای ملایم تر استفاده می شود یا وجود نمک در آنها موجب نگرانی نمی باشد، آلیاژ استیل ۳۰۴ می تواند به خوبی در آنجا کار کند.
فقط مطمئن شوید که هنگام انتخاب یک متریال برای سبدهای قطعات صنعتی تان، تمام فرآیندها و عملیات و عوامل محیطی را محاسبه نموده و مد نظر قرار داده باشد. مثلا اگر کارخانه یا تاسیساتی که میخواهید بسازید در ساحل دریا و یا نزدیک به آن قرار دارد، هوای آغشته به نمک دریا می‌تواند فلزی را که در برابر کلریدها مقاوم نیست، بخورد.
من حیث المجموع، اگر به مقاومت خوردگی بالاتر نیاز دارید، گرید 316 ارزش قیمت و هزینه اش را دارد. در بسیاری موارد کاربردی دیگر، ورق استیل ۳۰۴ کاملا مطلوب و عالی کار خواهد کرد.